輕量化車輛的鈦合金螺栓預(yù)緊和潤滑分析

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輕量化車輛的鈦合金螺栓預(yù)緊和潤滑分析

對于車輛上大量使用的螺栓來說，由于鈦合金材料的剛度和尺寸之間存在一定的相關(guān)性，因此難以簡單實現(xiàn)鈦合金螺栓直接替換鋼質(zhì)螺栓。而摩擦因數(shù)是螺栓聯(lián)接設(shè)計中的一個關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)采用鈦合金螺栓緊固時，其值相比鋼質(zhì)螺栓會發(fā)生急劇變化。美國能源部依據(jù)國際ISO 16047標(biāo)準(zhǔn)分別設(shè)計了鈦合金（TI-6AL-4V）材質(zhì)的內(nèi)六角頭螺釘、鋁合金（EN AW-7075-T6）材質(zhì)的襯套和鋼質(zhì)螺母（ISO 4032）。設(shè)計了一系列的預(yù)緊測試方案，具體方法是采取重復(fù)預(yù)緊和松開螺栓20次，模擬對該部件維修操作過程。通過收集在3種不同潤滑條件（干燥、聚四氟乙烯添加油和陶瓷膏）下鈦合金螺栓的摩擦磨損數(shù)據(jù)，以及采用方差分析和P值檢驗方法統(tǒng)計出不同潤滑條件下鈦合金螺栓的摩擦因數(shù)和扭矩系數(shù)，分析了鈦合金螺栓在緊固過程中的摩擦特性。從研究結(jié)果中可知，鈦合金螺栓在任何情況下均需要潤滑，特別是加上鋁質(zhì)襯套。兩種測試潤滑劑均起到良好的潤滑效果，在螺栓整個反復(fù)擰緊和松開過程中，陶瓷膏對螺栓的螺紋和頭部下表面潤滑效果最好。通過深入研究，獲得了鈦合金螺栓在一定的接觸壓力和短時滑動速度下的局部摩擦規(guī)律，用于指導(dǎo)鈦螺合金栓聯(lián)接設(shè)計，以及作用在螺栓頭的預(yù)加載力和不同潤滑類型應(yīng)用。

刊名：Tribology International（英）

刊期：2012年第55期

作者：Dario Croccolo et al

編譯：吳濤